实验二十四：超声波传感器实验
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模式选择
模式说明
GPIO模式
- 工作模式同老版本HC-SR04。外部MCU给模块Trig脚一个大于10uS的高电平脉冲；模块会给出一个与距离等比的高电平脉冲信号，
- 可根据脉宽时间“T”算出：距离=T*C/2 （C为声速）
- 声速温度公式：c=(331.45+0.61t/℃)m•s-1 (其中330.45是在0℃） 其中：
- 0℃声速： 330.45M/S
- 20℃声速： 342.62M/S
- 40℃声速： 354.85M/S
- 0℃-40℃声速误差7%左右。实际应用，如果需要精确距离值，必需要考虑温度影响，做温度补偿。
_GPIO.png)
IIC模式
- IIC地址： 0X57
- IIC传输格式：
- 写数据：
- 读数据：
- 写数据：
- 命令格式：
- 向模块写入0X01，模块开始测距；等待200mS(模块最大测距时间)以上。直接读出3个距离数据。BYTE_H，BYTE_M与BYTE_L。
- 距离计算方式如下（单位mm）：
- 距离=(（BYTE_H<<16）+（BYTE_M<<8）+ BYTE_L)/1000
- 距离=( BYTE_H*65536 + BYTE_M*256 + BYTE_L )/1000
_IIC_1.png)
_IIC_2.png)
_IIC.jpg)
UART模式
- UART模式：波特率9600，起始位1位，停止位1位，数据位8位，无奇偶校验位，无流控制
- 连接串口。外部MCU或PC发命令0XA0，模块完成测距后发3个返回距离数据，BYTE_H，BYTE_M与BYTE_L。
- 距离计算方式如下（单位mm）：
- 距离=(（BYTE_H<<16）+（BYTE_M<<8）+ BYTE_L)/1000
- 距离=( BYTE_H*65536 + BYTE_M*256 + BYTE_L )/1000
1-Wire模式
- 外部 MCU 初始设置为输出，给模块 I/O 脚一个大于 10uS 的高电平脉冲；输出脉冲信号后，MCU 设置 为输入模式，等待模块给出的一个与距离等比的高电平脉冲信号；测量结束后 MCU 设置为输出模式，进行下次测量。
- 声速可根据脉宽时间“T”算出： 距离=T*C/2 （C 为声速）
- 声速温度公式：c=(331.45+0.61t/℃)m•s-1 (其中 330.45 是在 0℃）
- 0℃声速： 330.45M/S
- 20℃声速： 342.62M/S
- 40℃声速： 354.85M/S
- 0℃-40℃声速误差 7%左右。实际应用，如果需要精确距离值，必需要考虑温度影响，做温度补偿。
Arduino
- 以GPIO模式为例
实验现象
- 通过串口打印模块测量到的距离
电路连接
主要程序
float distance;
const int echo=A4; //echO接A4脚
const int trig=A5; //trig接A5脚
void setup()
{
Serial.begin(9600); //波特率9600
pinMode(echo,INPUT); //设置echo为输入脚
pinMode(trig,OUTPUT); //设置trig为输出脚
Serial.println(" RCWL-1XXX-TTL 测距开始：");
}
void loop()
{
digitalWrite(trig,HIGH);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(trig,LOW);
distance = pulseIn(echo,HIGH); //计数接收高电平时间
distance = distance*340/2/10000; //计算距离 1：声速：340M/S 2：实际距离为1/2声速距离 3：计数时钟为1US//温补公式：c=(331.45+0.61t/℃)m•s-1 (其中331.45是在0度）
Serial.print("距离: ");
Serial.print(distance);
Serial.println("CM");
delay(30); //单次测离完成后加30mS的延时再进行下次测量。防止近距离测量时，测量到上次余波，导致测量不准确。
delay(100); //延时100mS再次测量，延时可不要
}
树莓派
- 以GPIO模式为例
电路连接
程序运行
Python
- 安装gpiozero库
- 可以使下面命令来安装该库
sudo apt update sudo apt install python3-gpiozero
- 其它树莓派上的系统可以使下面命令来安装该库：
sudo pip3 install gpiozero
- 运行以下语句可以查看树莓派GPIO口定义
pinout
- 下载树莓派参考例程，将文件解压后拷贝放在用户名目录下，运行
cd raspberrypi/24/python_gpiozero python sensor.py
- 此时可看见树莓派在正确运行程序，若想退出，按ctrl+C即可
- 指令说明：gpiozero.InputDevice(pin, pull_up, active_state)
- 主要参数：
- pin：GPIO口编号；
- pull_up: 内部上下拉电阻设置，
- 设置为True时，GPIO引脚通过内部上拉电阻被拉高
- 设置为Flase（默认）时，GPIO引脚通过内部下拉电阻被拉低
- 设置为None时，GPIO引脚悬空，gpiozero无法猜测活动状态，必须设置active_state
- active_state:
- 设置为True时，当硬件引脚状态为“高”，软件显示引脚状态也为“高”
- 设置为False时，则输入的极性相反，当硬件引脚状态为“高”，软件显示引脚状态为“低”
- 当pull_up设置为None时，使用该参数设置未知的引脚活动状态
- 当pull_up设置为True或者False时，引脚的活动状态被将自动赋值
- 主要参数：
- 指令说明：gpiozero.OutputDevice(pin, active_high, initial_value)
- 主要参数：
- pin: GPIO口编号，
- active_high: 内部上下拉电阻设置，
- 设置为True（默认）时，on（）将引脚设置为High，off（）将引脚设置为LOW。
- 设置为Flase时，on（）将引脚设置为LOW，off（）将引脚设置为High。
- initial_value:
- 如果为False（默认值），则所有LED初始状态为关闭。
- 如果为None，则所有LED初始状态不稳定。
- 如果为True，则所有LED初始状态为关闭打开。
- 主要参数：
- 更多指令请查看gpiozero文档
